九年級物理全一冊舉一反三系列專題20.4電動機【四大題型】(人教版)(原卷版+解析)-試卷下載-教習網(wǎng)

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\l "_Tc1161" 【題型1 電動機的工作原理】
\l "_Tc25206" 【題型2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素】
\l "_Tc9103" 【題型3 實驗探究】
\l "_Tc9103" 【題型4 綜合與計算】 \l "_Tc1161"
【知識點1 電動機的工作原理】
它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電動機，可以是同步電動機或者是異步電動機（電動機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。
電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。
【題型1 電動機的工作原理】
【例1】（2022·江蘇常州·中考真題）小明把安裝完成的直流電動機模型接入如圖所示的電路中，閉合開關并調(diào)節(jié)滑動變阻器，電動機正常轉(zhuǎn)動，若要改變電動機轉(zhuǎn)動方向，下列做法中無效的是（）
A．只對調(diào)電源的正、負極
B．只對調(diào)磁體的N、S極
C．同時對調(diào)電源的正、負極和磁體的N、S極
D．導線①改接G、F點，導線②改接C、E點
【變式1-1】（2022·湖南湘潭·中考真題）我國高鐵采用了能量回收制動方式：列車到站前停止動力供電，繼續(xù)向前運行，內(nèi)部線圈隨車輪轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應電流，把機械能轉(zhuǎn)化為電能進行回收。以下與其工作原理相同的是（）
A．B．
C．D．
【變式1-2】（2022·湖南岳陽·中考真題）圖甲是USB迷你電風扇，下列裝置中與它的核心部件（電動機）原理相同的是（）
A．司南B．電鈴
C．麥克風D．揚聲器
【變式1-3】（2021·內(nèi)蒙古內(nèi)蒙古·中考真題）如圖所示，將矩形銅線框ACDF上的B、E兩點接入電路并放入磁場中，AB、BC、ED和FE段都受到磁場的作用力，下列哪兩段線框在磁場中受力的方向相同（）
A．AB段與BC段B．AB段與ED段C．BC段與ED段D．ED段與FE段
【知識點2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素】
在其他條件不變的情況下，導體中的電流越大，導體的擺角越大，即受到的磁場作用力越大
與電流方向和磁場方向有關。通電導體在磁場中受力的方向可用左手定則來確定：讓磁力線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，大拇指指向?qū)w運動的方向（導體受力的方向）。
2、【題型2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素】
【例2】（2021·廣東廣州·中考真題）如圖甲，磁場對導體的力F豎直向上，用Fab，F(xiàn)cd，F(xiàn)a'b'，F(xiàn)c′d′分別表示圖乙丙中閉合開關時磁場對導體ab、cd、a′b′、c′d′的力，則（）
A．Fab豎直向下，F(xiàn)cd豎直向下B．Fab豎直向上，F(xiàn)cd豎直向下
C．Fa′b′豎直向上，F(xiàn)c′d′豎直向下D．Fa′b′豎直向下，F(xiàn)c′d′豎直向上
【變式2-1】（2021·江蘇無錫·中考真題）用如圖的裝置探究磁場對通電直導線的作用，給鋁棒AB通電，觀察到AB向右運動，要使AB通電后向左運動，下列做法中可行的是（）
A．僅換用磁性更強的磁體B．僅增加AB中的電流強度
C．僅將磁體的N、S極對調(diào)D．僅將鋁棒AB換成銅棒
【變式2-2】（2021·安徽·中考真題）圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動，兩半環(huán)中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（）
A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下
B．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180時，電流沿dcda流過線圈
C．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下
D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下
【變式2-3】（2022·廣東深圳·中考真題）以下屬于電動機工作原理的是（）
A．B．C．D．
3、【題型3 實驗探究】
【例3】（2022·黑龍江牡丹江·中考真題）【分析歸納，拓展提升】如圖甲是小雪自制的小風扇，使用時發(fā)現(xiàn)小風扇轉(zhuǎn)動，但風卻向后吹。小雪設計了如圖乙所示的實驗，探究其原因。
（1）閉合開關，給銅棒ab通電，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運動，這表明銅棒ab在磁場中受到___________的作用；
（2）保持磁場方向不變，將電源正負極對調(diào)后接入電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向左運動，這表明___________；
（3）保持電流方向不變，將磁體的兩極對調(diào)，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運動，這表明___________；
（4）根據(jù)實驗，要改變小風扇轉(zhuǎn)動方向，小雪應該___________；
（5）請列舉一個和小風扇工作原理相同的用電器___________。
【變式3-1】（2022·四川成都·中考真題）小鄭使用電流表測量小燈泡的電流，連接的實驗電路如圖甲所示。
（1）如果不能估計電流大小，他應把導線a接到電流表標有___________（選填“-”、“0.6”或“3”）的接線柱上，通過開關來試觸并觀察；
（2）閉合開關后，他觀察到小燈泡正常發(fā)光，而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度很小，對于該現(xiàn)象，下列分析合理的是___________。
A．可能某處導線斷了 B．可能電流表燒壞
C．電流表的量程過大 D．電源的電壓過低
（3）某次測量中，小鄭不小心將電流表的正、負接線柱接反了，造成表的指針反向偏轉(zhuǎn)，為弄清原因，他查看了說明書，表頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙，他作出如下分析：當反接時，電流方向改變，磁場對通電線圈的作用力方向改變，帶動指針反偏，你認為小鄭的上述分析_______（選填“有”或“沒有”）道理。
【變式3-2】（2022·山東濰坊·九年級期末）某物理興趣小組的同學開展了“通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中長度的關系”的探究實驗。
【提出問題】通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中長度有什么關系呢？
【實驗器材】邊長AB不同的矩形線圈a，b、c三個，足夠?qū)挼腢形磁鐵、彈簧測力計，電源、開關各一個，足夠的導線。
【設計和進行實驗】
（1）如圖所示，用彈簧測力計測量矩形線圈a的重力再將a放入磁場中，通電后讀出彈簧測力計的示數(shù)即線圈受到的拉力大小，比較線圈所受拉力與其重力的大小，發(fā)現(xiàn)拉力大于重力，說明通電線圈受到的磁場力的方向是_____的；
（2）換用不同的矩形線圈重復上述步驟進行實驗，每次實驗時，控制所研究的線圈邊長在磁場中的位置相同，且保持磁場和_____的方向不變比較線圈所受拉力與其重力的大?。?br>（3）將一次實驗相關數(shù)據(jù)比較后的結(jié)果填入以下表格：
【分析與論證】控制實驗中的有關物理量相同時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行分析，說明通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中的長度有關，長度越長，所受的磁場力越_____。
【變式3-3】（2022·浙江臺州·中考真題）鋁箔輕巧，導電性好，能做許多科學實驗。
實驗1：“鋁箔小火箭”
將鋁箔卷成筒狀，上端封閉并裝入一截火柴頭，下端開口并裝上尾翼，制成小火箭。將小火箭套在發(fā)射架上，加熱其上端，如圖甲所示。稍后小火箭就會射到空中。
（1）小火箭與發(fā)射架不能套得太緊，否則會因 ______力太大，難以起飛；
（2）火柴頭燃盡后，空中的小火箭還能繼續(xù)上升，這是因為小火箭具有______；
實驗2：“鋁箔秋千”
折一個U形鋁箔框，其兩端通過回形針與干電池兩端相連，置于磁鐵上方，如圖乙所示。通電時，鋁箔框就會朝一個方向擺動；
（3）通電擺動時，電能轉(zhuǎn)化為 ______能和內(nèi)能；
（4）若要改變鋁箔框通電時的擺動方向，請寫出一種方法：______。
4、【題型4 綜合與計算】
【例4】（2022·湖北恩施·中考真題）閱讀短文，回答問題。
超導磁流體推進器
磁流體推進器（MHD）由磁體、電極和通道三部分構(gòu)成，如圖所示。磁流體推進器可為貫通海水的通道建一個強磁場，能對導電的海水產(chǎn)生電磁力的作用，使之在通道內(nèi)運動，若海水涌向船尾，水便會推動船舶前進。因采用超導磁體作為磁場來源，獲稱為超導磁流體推進器。
其推進原理利用了“磁場對通電直導體的作用”，工作過程中把電磁能直接轉(zhuǎn)換成流體動能，以噴射推進新技術取代傳統(tǒng)螺旋槳的推進，具有低噪音等特點，具有重大推廣價值。
中科院從上世紀九十年代開始此項技術研究，第一艘超導磁流體推進實驗船“HEMS﹣1”于1998年研制成功。
請回答下列問題：
（1）磁流體推進器的核心組件由________、電極和通道構(gòu)成；
（2）為減小空氣和海水的影響，實驗船上部主體可加工成________（選填“上凸下平”、“上平下凸”或“上下對稱”）的流線型；
（3）若上述實驗船駛?cè)肭褰?，船身受到的大氣壓會________（選填“小于”、“等于”或“大于”）在海上時受到的大氣壓，利用河水________（選填“能”或“不能”）獲得動力。
【變式4-1】（2022·陜西·中考真題）如圖是某家用電扇的銘牌。
（1）電動機的工作原理是磁場對通電導體有___________的作用；電扇正常工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為___________能；
（2）電扇底座與地面總接觸面積為，電扇靜止時對水平地面的壓強是多少？（g取10N/kg）___________
（3）電扇使用事項中明確規(guī)定：“禁止用手或其他物體阻擋葉片轉(zhuǎn)動”，這是因為正常工作的電扇，如果葉片被卡住而不轉(zhuǎn)動時，電能將全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，很容易燒壞電動機線圈。已知線圈電阻為22Ω，正常工作的電扇葉片被卡住不轉(zhuǎn)時，線圈中的電流為多少___________？若此狀態(tài)持續(xù)1min，則線圈中電流產(chǎn)生的熱量是多少？___________
【變式4-2】（2022·河南·鄭州外國語中學九年級期末）新能源純電動汽車因其環(huán)保、節(jié)能、高效等諸多優(yōu)勢，已逐漸成為人們重要的交通工具之一。2021年民族企業(yè)比亞迪，以584020輛的全年銷量占領新能源廠商銷量排行榜榜首，如圖為比亞迪一款純電動車。
（1）電動汽車在行駛時，主要將電能轉(zhuǎn)化為 _____能；電動機的工作原理是：_____。
（2）若電動汽車工作時電動機最大功率為160kW，工作電壓為320V，求電動機工作時最大電流是多少？( )當電動機以最大功率工作20min，若電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為90%，則轉(zhuǎn)化為機械能多少J？( )
（3）若某燃油汽車輸出相同的機械能，其能量轉(zhuǎn)化率為30%，則需要消耗的汽油為多少kg？（q酒精＝4.5×107J/kg）( )
【變式4-3】（2022·北京·101中學九年級階段練習）近幾年來，我國大力推廣新能源汽車，圖為某款電動汽車，請你應用所學的物理知識回答下列問題：
（1）汽車行駛過程中，司機和乘客都需要系好安全帶，這是為了減小司機和乘客由于具有__________帶來的危害；
（2）新能源汽車的核心部件之一是電動機，它利用的原理是：磁場對__________有力的作用；
（3）小汽車前方的擋風玻璃是傾斜的，目的是為了使車內(nèi)物體所成的像不妨礙司機視線。如圖所示，車內(nèi)物體AB成像的情景正確的是________。
A．B．C．
線圈AB邊的長L/cm
最短
較長
最長
拉力與重力的差值/N
最小
較大
最大
專題20.4 電動機【四大題型】
【人教版】
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\l "_Tc1161" 【題型1 電動機的工作原理】
\l "_Tc25206" 【題型2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素】
\l "_Tc9103" 【題型3 實驗探究】
\l "_Tc9103" 【題型4 綜合與計算】 \l "_Tc1161"
【知識點1 電動機的工作原理】
它是利用通電線圈（也就是定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機按使用電源不同分為直流電動機和交流電動機，電力系統(tǒng)中的電動機大部分是交流電動機，可以是同步電動機或者是異步電動機（電動機定子磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。
電動機主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導線在磁場中受力運動的方向跟電流方向和磁感線（磁場方向）方向有關。電動機工作原理是磁場對電流受力的作用，使電動機轉(zhuǎn)動。
【題型1 電動機的工作原理】
【例1】（2022·江蘇常州·中考真題）小明把安裝完成的直流電動機模型接入如圖所示的電路中，閉合開關并調(diào)節(jié)滑動變阻器，電動機正常轉(zhuǎn)動，若要改變電動機轉(zhuǎn)動方向，下列做法中無效的是（）
A．只對調(diào)電源的正、負極
B．只對調(diào)磁體的N、S極
C．同時對調(diào)電源的正、負極和磁體的N、S極
D．導線①改接G、F點，導線②改接C、E點
【答案】C
【詳解】A．電動機轉(zhuǎn)動方向與電流方向和磁場方向有關，調(diào)換電流方向或磁場方向，電動機的轉(zhuǎn)動方向會發(fā)生變化，所以只對調(diào)電源的正、負極，電路中電流方向發(fā)生變化，所以電動機的轉(zhuǎn)動方向發(fā)生變化，故A不符合題意；
B．只對調(diào)磁體的N、S極，磁場方向發(fā)生變化，所以電動機的轉(zhuǎn)動方向發(fā)生變化，故B不符合題意；
C．同時對調(diào)電源的正、負極和磁體的N、S極，電動機的轉(zhuǎn)動方向不會發(fā)生變化，故C符合題意；
D．導線①改接G、F點，導線②改接C、E點，電動機中的電流方向發(fā)生變化，可以改變電動機的轉(zhuǎn)動方向，故D不符合題意。
故選C。
【變式1-1】（2022·湖南湘潭·中考真題）我國高鐵采用了能量回收制動方式：列車到站前停止動力供電，繼續(xù)向前運行，內(nèi)部線圈隨車輪轉(zhuǎn)動，切割磁感線產(chǎn)生感應電流，把機械能轉(zhuǎn)化為電能進行回收。以下與其工作原理相同的是（）
A．B．
C．D．
【答案】C
【詳解】A．圖中裝置是探究影響電磁鐵磁性大小因素的實驗，故A不符合題意；
B．圖中的裝置是探究通電導體在磁場中受力運動的實驗，是將電能轉(zhuǎn)化為機械能，為電動機的原理，故B不符合題意；
C．圖中導體在磁場中切割磁感線就能在電路中產(chǎn)生感應電流，是電磁感應現(xiàn)象，故C符合題意；
D．圖中的實驗為奧斯特實驗，是探究電流的磁效應，故D不符合題意。
故選C。
【變式1-2】（2022·湖南岳陽·中考真題）圖甲是USB迷你電風扇，下列裝置中與它的核心部件（電動機）原理相同的是（）
A．司南B．電鈴
C．麥克風D．揚聲器
【答案】D
【詳解】電動機的工作原理是通電導體在磁場中受力的作用而運動。
A．思南是利用地磁場指示南北方向的，故A不符合題意；
B．電鈴通上電后，里面的電磁鐵就具有磁性，是利用電流的磁性應工作的，故B不符合題意；
C．對著麥克風講話，聲波迫使里面的線圈振動，同時切割磁感線，產(chǎn)生感應電流，所以利用的是電磁感應原理，故C錯誤；
D．揚聲器工作時，帶有聲音信息的電流通過磁場中的線圈時，線圈受到力的作用而運動，從而帶動紙盒運動，利用的原理是通電導體在磁場中受到力的作用，故D符合題意。
故選D。
【變式1-3】（2021·內(nèi)蒙古內(nèi)蒙古·中考真題）如圖所示，將矩形銅線框ACDF上的B、E兩點接入電路并放入磁場中，AB、BC、ED和FE段都受到磁場的作用力，下列哪兩段線框在磁場中受力的方向相同（）
A．AB段與BC段B．AB段與ED段C．BC段與ED段D．ED段與FE段
【答案】B
【詳解】導體在磁場中受力的方向與磁場方向、電流方向有關，由圖可知，各段導線所處磁場方向相同，AB段與BC段電流方向相反，AB段與ED段電流方向相同，BC段與ED段電流方向相反，ED段與FE段電流方向相反，所以AB段與ED段受力方向相同，故B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
【知識點2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素】
在其他條件不變的情況下，導體中的電流越大，導體的擺角越大，即受到的磁場作用力越大
與電流方向和磁場方向有關。通電導體在磁場中受力的方向可用左手定則來確定：讓磁力線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，大拇指指向?qū)w運動的方向（導體受力的方向）。
2、【題型2 影響磁場對通電導線作用力大小和方向的因素】
【例2】（2021·廣東廣州·中考真題）如圖甲，磁場對導體的力F豎直向上，用Fab，F(xiàn)cd，F(xiàn)a'b'，F(xiàn)c′d′分別表示圖乙丙中閉合開關時磁場對導體ab、cd、a′b′、c′d′的力，則（）
A．Fab豎直向下，F(xiàn)cd豎直向下B．Fab豎直向上，F(xiàn)cd豎直向下
C．Fa′b′豎直向上，F(xiàn)c′d′豎直向下D．Fa′b′豎直向下，F(xiàn)c′d′豎直向上
【答案】D
【詳解】AB．磁場力方向影響因素有：磁場方向和電流方向，已知甲圖中磁場對導體的力F豎直向上，乙圖中磁場方向與甲圖一致，而導體ab電流方向與甲圖相反，所以Fab方向豎直向下，導體cd電流方向與甲圖一致，所以Fcd方向豎直向上，故AB錯誤；
CD．磁場力方向影響因素有：磁場方向和電流方向，甲圖中磁場對導體的力F豎直向上，圖丙磁場方向與圖甲相反，導體a′b′電流方向與圖甲相同，所以Fa′b′豎直向下，導體c′d′電流方向與圖甲相反，所以Fc′d′豎直向上，故C錯誤，D正確。
故選D
【變式2-1】（2021·江蘇無錫·中考真題）用如圖的裝置探究磁場對通電直導線的作用，給鋁棒AB通電，觀察到AB向右運動，要使AB通電后向左運動，下列做法中可行的是（）
A．僅換用磁性更強的磁體B．僅增加AB中的電流強度
C．僅將磁體的N、S極對調(diào)D．僅將鋁棒AB換成銅棒
【答案】C
【詳解】通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向和電流方向有關；
A．換用磁性更強的磁體，不會改變運動方向，故A不符合題意；
B．增加AB中的電流強度，不會改變運動方向，故B不符合題意；
C．磁體的N、S極對調(diào)，只改變一個影響因素（磁場方向），受力運動方向改變，運動方向改變，故C符合題意；
D．將鋁棒AB換成銅棒，不會改變運動方向，故D不符合題意。
故選C。
【變式2-2】（2021·安徽·中考真題）圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動，兩半環(huán)中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（）
A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下
B．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180時，電流沿dcda流過線圈
C．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下
D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下
【答案】D
【詳解】通電導體在磁場中受力方向與電流方向、磁場方向有關，其中之一發(fā)生改變，則受力方向發(fā)生改變。
A．根據(jù)題意知道，此時dc邊受到磁場的作用力向下，由于ab邊中電流方向與dc中電流方向相反，而磁場方向相同，所以ab邊受到磁場的作用力與dc邊受到磁場的作用力相反，即ab邊受到磁場的作用力向上，故A錯誤；
B．由圖知道，線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180時，電流沿abcd流過線圈，故B錯誤；
C．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，dc邊中電流的方向反向，則受力方向改變，即dc邊受到磁場的作用力向上，故C錯誤；
D．線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過180°時，ab邊中電流的方向反向，則受力方向改變，即ab邊受到磁場的作用力向下，故D正確。
故選D。
【變式2-3】（2022·廣東深圳·中考真題）以下屬于電動機工作原理的是（）
A．B．C．D．
【答案】AC
【詳解】A．圖中有電源，線圈中有電流，原理是通電導體在磁場中會轉(zhuǎn)動，是電動機原理，故A符合題意；
B．由圖可知，該裝置中若線圈轉(zhuǎn)動，會做切割磁感線而產(chǎn)生感應電流，是發(fā)電機原理圖，不屬于電動機的原理，故B不符合題意；
C．由圖可知，電路中有電源，是研究通電導體受到磁場力的作用發(fā)生運動的，屬于電動機的原理，故C符合題意；
D．由圖可知，在外力作用下使導體左右移動，切割磁感應線，則電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明此時有感應電流產(chǎn)生，這是電磁感應現(xiàn)象，屬于發(fā)電機的原理，故D不符合題意。
故選AC。
3、【題型3 實驗探究】
【例3】（2022·黑龍江牡丹江·中考真題）【分析歸納，拓展提升】如圖甲是小雪自制的小風扇，使用時發(fā)現(xiàn)小風扇轉(zhuǎn)動，但風卻向后吹。小雪設計了如圖乙所示的實驗，探究其原因。
（1）閉合開關，給銅棒ab通電，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運動，這表明銅棒ab在磁場中受到___________的作用；
（2）保持磁場方向不變，將電源正負極對調(diào)后接入電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向左運動，這表明___________；
（3）保持電流方向不變，將磁體的兩極對調(diào)，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab向右運動，這表明___________；
（4）根據(jù)實驗，要改變小風扇轉(zhuǎn)動方向，小雪應該___________；
（5）請列舉一個和小風扇工作原理相同的用電器___________。
【答案】磁力通電導體在磁場中受力的方向與電流方向有關通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向有關改變電流方向（或?qū)φ{(diào)電源正負極或?qū)⑿★L扇拆開后將磁極對調(diào)）電吹風（或揚聲器或洗衣機或電動車等）
【詳解】（1）[1]銅棒ab本來靜止，當通電后發(fā)生了運動狀態(tài)的改變向右運動，說明此時受到了磁力的作用。
（2）[2] 保持磁場方向不變，將電源正負極對調(diào)后接入電路，閉合開關，此時電流的方向發(fā)生了改變，這時發(fā)現(xiàn)銅棒ab由原來的向右運動變成向左運動，說明電流會影響通電導線在磁場中的受力方向。
（3）[3] 保持電流方向不變，將磁體的兩極對調(diào)，閉合開關，發(fā)現(xiàn)銅棒ab由原來的向左運動變成了向右運動，說明電流不變時，磁場的方向也會影響通電導線在磁場中的受力方向。
（4）[4]要改變風扇的方向可以通過改變電流方向來調(diào)節(jié)，具體的方法可以對調(diào)電源正負極或?qū)⑿★L扇拆開后將里面電動機的磁極對調(diào)。
（5）[5]和小風扇工作原理相同的用電器有電吹風、洗衣機或電動車等，因為它們都是利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動的。
【變式3-1】（2022·四川成都·中考真題）小鄭使用電流表測量小燈泡的電流，連接的實驗電路如圖甲所示。
（1）如果不能估計電流大小，他應把導線a接到電流表標有___________（選填“-”、“0.6”或“3”）的接線柱上，通過開關來試觸并觀察；
（2）閉合開關后，他觀察到小燈泡正常發(fā)光，而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度很小，對于該現(xiàn)象，下列分析合理的是___________。
A．可能某處導線斷了 B．可能電流表燒壞
C．電流表的量程過大 D．電源的電壓過低
（3）某次測量中，小鄭不小心將電流表的正、負接線柱接反了，造成表的指針反向偏轉(zhuǎn)，為弄清原因，他查看了說明書，表頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖乙，他作出如下分析：當反接時，電流方向改變，磁場對通電線圈的作用力方向改變，帶動指針反偏，你認為小鄭的上述分析_______（選填“有”或“沒有”）道理。
【答案】 3 C 有
【詳解】（1）[1]如果不能估計電流大小，為了不損壞電流表，應先選擇電流表的大量程進行試觸，即把導線a接到電流表標有3的接線柱上，通過開關來試觸并觀察。
（2）[2]閉合開關后，小燈泡正常發(fā)光，則說明電路處于通路狀態(tài)，而電流表指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則原因可能是電流表的量程過大，故ABD不符合題意，C符合題意。
故選C。
[3]通電導線在磁場中的受力方向與磁場和電流的方向均有關，當反接時，磁場的方向不變，而電流的方向相反，故此時通電線圈在磁場中的受力方向相反，帶動指針反偏，故小鄭的上述分析有道理。
【變式3-2】（2022·山東濰坊·九年級期末）某物理興趣小組的同學開展了“通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中長度的關系”的探究實驗。
【提出問題】通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中長度有什么關系呢？
【實驗器材】邊長AB不同的矩形線圈a，b、c三個，足夠?qū)挼腢形磁鐵、彈簧測力計，電源、開關各一個，足夠的導線。
【設計和進行實驗】
（1）如圖所示，用彈簧測力計測量矩形線圈a的重力再將a放入磁場中，通電后讀出彈簧測力計的示數(shù)即線圈受到的拉力大小，比較線圈所受拉力與其重力的大小，發(fā)現(xiàn)拉力大于重力，說明通電線圈受到的磁場力的方向是_____的；
（2）換用不同的矩形線圈重復上述步驟進行實驗，每次實驗時，控制所研究的線圈邊長在磁場中的位置相同，且保持磁場和_____的方向不變比較線圈所受拉力與其重力的大?。?br>（3）將一次實驗相關數(shù)據(jù)比較后的結(jié)果填入以下表格：
【分析與論證】控制實驗中的有關物理量相同時，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行分析，說明通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中的長度有關，長度越長，所受的磁場力越_____。
【答案】豎直向下電流大##強
【詳解】（1）[1]線圈放入磁場中，此時受到的力：拉力、重力、磁場力，由于拉力大于重力，所以磁場力與重力方向相同，即磁場力方向豎直向下。
（2）[2]在做探究實驗過程中，需要改變自變量，即導體在磁場中的長度，控制其他所有可能會影響因變量的因素不變，而通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向和電流方向有關，所以此時應控制磁場和電流方向不變。
（3）[3]當增加了導體在磁場中的長度，即線圈AB邊的長度時，導體在磁場中受力的大小，即拉力與重力的差值變大，所以可以說明通電導體在磁場中受力的大小與導體在磁場中的長度有關，長度越長，所受的磁場力越大。
【變式3-3】（2022·浙江臺州·中考真題）鋁箔輕巧，導電性好，能做許多科學實驗。
實驗1：“鋁箔小火箭”
將鋁箔卷成筒狀，上端封閉并裝入一截火柴頭，下端開口并裝上尾翼，制成小火箭。將小火箭套在發(fā)射架上，加熱其上端，如圖甲所示。稍后小火箭就會射到空中。
（1）小火箭與發(fā)射架不能套得太緊，否則會因 ______力太大，難以起飛；
（2）火柴頭燃盡后，空中的小火箭還能繼續(xù)上升，這是因為小火箭具有______；
實驗2：“鋁箔秋千”
折一個U形鋁箔框，其兩端通過回形針與干電池兩端相連，置于磁鐵上方，如圖乙所示。通電時，鋁箔框就會朝一個方向擺動；
（3）通電擺動時，電能轉(zhuǎn)化為 ______能和內(nèi)能；
（4）若要改變鋁箔框通電時的擺動方向，請寫出一種方法：______。
【答案】摩擦慣性機械改變電流的方向
【詳解】（1）[1]若小火箭與發(fā)射架套得太緊，壓力太大，摩擦力太大，火箭難以起飛。
（2）[2]火柴頭燃盡后，空中的小火箭還能繼續(xù)上升，因為小火箭由于慣性保持原來的運動狀態(tài)，繼續(xù)運動。
（3）[3]通電時，鋁箔框就會朝一個方向擺動，原理是通電導線在磁場中受到了力的作用，將電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能。
（4）[4]若要改變鋁箔框通電時的擺動方向，通電導線運動的方向與電流的方向和磁場的方向有關，故可以改變電流的方向，也可以改變磁場的方向。
4、【題型4 綜合與計算】
【例4】（2022·湖北恩施·中考真題）閱讀短文，回答問題。
超導磁流體推進器
磁流體推進器（MHD）由磁體、電極和通道三部分構(gòu)成，如圖所示。磁流體推進器可為貫通海水的通道建一個強磁場，能對導電的海水產(chǎn)生電磁力的作用，使之在通道內(nèi)運動，若海水涌向船尾，水便會推動船舶前進。因采用超導磁體作為磁場來源，獲稱為超導磁流體推進器。
其推進原理利用了“磁場對通電直導體的作用”，工作過程中把電磁能直接轉(zhuǎn)換成流體動能，以噴射推進新技術取代傳統(tǒng)螺旋槳的推進，具有低噪音等特點，具有重大推廣價值。
中科院從上世紀九十年代開始此項技術研究，第一艘超導磁流體推進實驗船“HEMS﹣1”于1998年研制成功。
請回答下列問題：
（1）磁流體推進器的核心組件由________、電極和通道構(gòu)成；
（2）為減小空氣和海水的影響，實驗船上部主體可加工成________（選填“上凸下平”、“上平下凸”或“上下對稱”）的流線型；
（3）若上述實驗船駛?cè)肭褰?，船身受到的大氣壓會________（選填“小于”、“等于”或“大于”）在海上時受到的大氣壓，利用河水________（選填“能”或“不能”）獲得動力。
【答案】磁體上下對稱等于能
【詳解】（1）[1]磁流體推進器的推進原理是利用了“磁場對通電直導體的作用”，因此其核心組件要包含一個磁體用來產(chǎn)生磁場。
（2）[2]對于實驗船的上部主體，其上表面在空氣中，下表面在水中，為減小空氣和海水的阻力，上部主體的上下表面都要做成流線型，即加工成上下對稱的流線型表面。
（3）[3][4]大氣壓的大小與海拔高度有關，從海上駛?cè)虢?，海拔高度不變，大氣壓不變；行駛在河水中時，只要用同樣的方法使河水帶電，帶電河水在磁場的作用下同樣可以在通道中向后運動，推動船前進。
【變式4-1】（2022·陜西·中考真題）如圖是某家用電扇的銘牌。
（1）電動機的工作原理是磁場對通電導體有___________的作用；電扇正常工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為___________能；
（2）電扇底座與地面總接觸面積為，電扇靜止時對水平地面的壓強是多少？（g取10N/kg）___________
（3）電扇使用事項中明確規(guī)定：“禁止用手或其他物體阻擋葉片轉(zhuǎn)動”，這是因為正常工作的電扇，如果葉片被卡住而不轉(zhuǎn)動時，電能將全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，很容易燒壞電動機線圈。已知線圈電阻為22Ω，正常工作的電扇葉片被卡住不轉(zhuǎn)時，線圈中的電流為多少___________？若此狀態(tài)持續(xù)1min，則線圈中電流產(chǎn)生的熱量是多少？___________
【答案】力機械 10A
【詳解】解：（1）[1]電動機中的線圈通上電流，線圈就會轉(zhuǎn)動起來，說明通電導體在磁場中受到力的作用。所以電動機的工作原理是磁場對通電導體有力的作用。
[2]電扇正常工作時，電扇里的電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能。
（2）[3]電扇對水平地面的壓力
電扇對水平地面的壓強
（3）[4]正常工作的電扇，葉片被卡住時，線圈中的電流
[5]1min線圈中電流產(chǎn)生的熱量
答：（1）電動機的工作原理是磁場對通電導體有力的作用；電扇正常工作時，電能主要轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）電扇靜止時對水平地面的壓強是2.5×104Pa；
（3）正常工作的電扇葉片被卡住不轉(zhuǎn)時，線圈中的電流為10A，若此狀態(tài)持續(xù)1min，則線圈中電流產(chǎn)生的熱量是1.32×105J。
【變式4-2】（2022·河南·鄭州外國語中學九年級期末）新能源純電動汽車因其環(huán)保、節(jié)能、高效等諸多優(yōu)勢，已逐漸成為人們重要的交通工具之一。2021年民族企業(yè)比亞迪，以584020輛的全年銷量占領新能源廠商銷量排行榜榜首，如圖為比亞迪一款純電動車。
（1）電動汽車在行駛時，主要將電能轉(zhuǎn)化為 _____能；電動機的工作原理是：_____。
（2）若電動汽車工作時電動機最大功率為160kW，工作電壓為320V，求電動機工作時最大電流是多少？( )當電動機以最大功率工作20min，若電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為90%，則轉(zhuǎn)化為機械能多少J？( )
（3）若某燃油汽車輸出相同的機械能，其能量轉(zhuǎn)化率為30%，則需要消耗的汽油為多少kg？（q酒精＝4.5×107J/kg）( )
【答案】機械通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動 500A 1.728×108J 12.8kg
【詳解】（1）[1][2]電動汽車在行駛時，消耗電能，產(chǎn)生機械能，主要將電能轉(zhuǎn)化為機械能；電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動制成的。
（2）[3]電動機工作時最大電流
[4]電動機以最大功率工作20min消耗的電能
因為電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為90%，則轉(zhuǎn)化為機械能
（3）[5]因為燃油汽車能量轉(zhuǎn)化率為30%，要輸出相同的機械能，燃油放出的總能量
需要消耗的汽油的質(zhì)量
。
【變式4-3】（2022·北京·101中學九年級階段練習）近幾年來，我國大力推廣新能源汽車，圖為某款電動汽車，請你應用所學的物理知識回答下列問題：
（1）汽車行駛過程中，司機和乘客都需要系好安全帶，這是為了減小司機和乘客由于具有__________帶來的危害；
（2）新能源汽車的核心部件之一是電動機，它利用的原理是：磁場對__________有力的作用；
（3）小汽車前方的擋風玻璃是傾斜的，目的是為了使車內(nèi)物體所成的像不妨礙司機視線。如圖所示，車內(nèi)物體AB成像的情景正確的是________。
A．B．C．
【答案】慣性通電導體 B
【詳解】（1）[1]司機和車一起向前運動，緊急剎車時，車由運動突然變成靜止，而司機由于具有慣性，會向前傾倒造成人身傷害，所以駕車時必須系好安全帶。
（2）[2]根據(jù)電動機的原理可知，電動機是利用通電導體在磁場中受力而運動的原理工作的。
（3）[3]小汽車前方的擋風玻璃是傾斜的，傾斜的玻璃相當于平面鏡，車內(nèi)物體在平面鏡中成像，像和物體關于平面鏡對稱，故B符合題意，AC不符合題意。
故選B。
線圈AB邊的長L/cm
最短
較長
最長
拉力與重力的差值/N
最小
較大
最大

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